Elektrownie jądrowe. Elektrownie jądrowe Ukrainy. Elektrownie jądrowe w Rosji

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Współczesne potrzeby energetyczne ludzkości rosną w gigantycznym tempie. Wzrasta jego zużycie na oświetlenie miast, na potrzeby przemysłu i innych potrzeb gospodarki narodowej. W związku z tym coraz więcej sadzy ze spalania węgla i oleju opałowego jest emitowane do atmosfery, a efekt cieplarniany wzrasta. Ponadto w ostatnich latach coraz częściej mówi się o wprowadzeniu pojazdów elektrycznych, co również przyczyni się do wzrostu zużycia energii elektrycznej.

Niestety, przyjazne dla środowiska HPP nie są w stanie pokryć tak gigantycznych potrzeb, a dalsze zwiększanie liczby elektrociepłowni i elektrociepłowni po prostu nie jest wskazane. Co zrobić w takim przypadku? A nie ma w czym wybierać: elektrownie jądrowe, jeśli są prawidłowo eksploatowane, są doskonałym wyjściem z impasu energetycznego.

Pomimo tego, co wydarzyło się w Czarnobylu, nawetPamiętając o ostatnich niepowodzeniach Japończyków, naukowcy na całym świecie uznają, że pokojowy atom jest jedynym rozwiązaniem nadchodzącego kryzysu energetycznego. Szeroko reklamowane alternatywne źródła energii nie dostarczają nawet setnej ilości energii elektrycznej, której świat potrzebuje na co dzień.

Poza tym nawet wybuch elektrowni atomowej w Czarnobylu nie spowodował nawet setnej szkody dla środowiska, co odnotowuje się nawet przy jednej katastrofie na platformie wiertniczej. Incydent BP jest tego wyraźnym potwierdzeniem.

Zasada działania reaktora jądrowego

Źródłem ciepła są elementy paliwowe - TVEL. W rzeczywistości są to rurki wykonane ze stopu cyrkonu, który ulega nieznacznej degeneracji nawet w strefie aktywnego rozszczepienia atomów. Wewnątrz umieszczone są tabletki dwutlenku uranu lub ziaren stopu uranu i molibdenu. Wewnątrz reaktora rury te są składane w zespoły, z których każdy zawiera 18 elementów paliwowych.

Łącznie może być prawie dwa tysiące zespołów i są one umieszczane w kanałach w murze grafitowym. Uwolnione ciepło gromadzone jest za pomocą chłodziwa, aw nowoczesnych elektrowniach jądrowych istnieją dwa obiegi obiegowe. W drugim z nich woda w żaden sposób nie wchodzi w interakcję z rdzeniem reaktora, co znacznie zwiększa bezpieczeństwo konstrukcji jako całości. Sam reaktor znajduje się w szybie, a do muru grafitowego z tego samego stopu cyrkonu (grubość 30 mm) tworzona jest specjalna kapsuła.

Cała konstrukcja spoczywa na niezwykle masywnej podstawie z betonu o wysokiej wytrzymałości, pod którą znajduje się basen. Służy do chłodzenia jądrapaliwo w razie wypadku.

Zasada działania jest prosta: elementy paliwowe są podgrzewane, ciepło z nich przekazywane jest do chłodziwa pierwotnego (ciekły sód, deuter), po czym energia jest przekazywana do obiegu wtórnego, wewnątrz którego krąży woda ogromny nacisk. Natychmiast się gotuje, a para obraca turbiny generatorów. Następnie para wchodzi do urządzeń kondensacyjnych, ponownie przechodzi w stan ciekły, po czym jest ponownie przesyłana do obwodu wtórnego.

Historia stworzenia

W drugiej połowie lat czterdziestych w ZSRR dołożono wszelkich starań, aby stworzyć projekty polegające na pokojowym wykorzystaniu energii atomowej. Słynny akademik Kurczatow, przemawiając na regularnym posiedzeniu KC KPZR, wystąpił z propozycją wykorzystania energii atomowej do wytwarzania energii elektrycznej, której pilnie potrzebował kraj podnoszący się z straszliwej wojny.

W 1950 roku rozpoczęła się budowa elektrowni jądrowej (pierwszej na świecie), która została zbudowana we wsi Obninskoye w obwodzie kałuskim. Cztery lata później ta stacja o mocy 5 MW została pomyślnie uruchomiona. Wyjątkowość imprezy polega również na tym, że nasz kraj stał się pierwszym państwem na świecie, któremu udało się skutecznie wykorzystać atom wyłącznie do celów pokojowych.

Kontynuuj pracę

Już w 1958 roku rozpoczęto prace nad projektem syberyjskiej elektrowni jądrowej. Moc projektowa wzrosła natychmiast 20-krotnie i wyniosła 100 MW. Ale w tym nie ma nawet wyjątkowości sytuacji. W momencie przekazania stacji jej zwrot wyniósł 600 MW. Naukowcy w zaledwie paręlat udało się tak bardzo ulepszyć projekt, a całkiem niedawno takie wykonanie wydawało się całkowicie niemożliwe.

Jednak elektrownie jądrowe na obszarze Unii nie rosły gorzej niż grzyby. Tak więc kilka lat po syberyjskiej elektrowni jądrowej uruchomiono elektrownię jądrową w Biełojarsku. Wkrótce w Woroneżu zbudowano stację. W 1976 roku oddano do użytku elektrownię jądrową Kursk, której reaktory zostały poważnie zmodernizowane w 2004 roku.

Ogólnie rzecz biorąc, przez cały okres powojenny elektrownie jądrowe były budowane w sposób planowy. Tylko katastrofa w Czarnobylu mogła spowolnić ten proces.

Jak sprawy miały się za granicą

Nie należy zakładać, że takie wydarzenia miały miejsce wyłącznie w naszym kraju. Brytyjczycy doskonale zdawali sobie sprawę z tego, jak ważne mogą być elektrownie jądrowe, dlatego aktywnie działali w tym kierunku. Tak więc już w 1952 r. rozpoczęli własny projekt rozwoju i budowy elektrowni jądrowych. Cztery lata później miasto Calder Hall stało się pierwszym angielskim miastem atomowym z własną elektrownią o mocy 46 MW. W 1955 roku w amerykańskim mieście Shippingport uroczyście oddano do użytku elektrownię atomową. Jego moc wynosiła 60 MW. Od tego czasu elektrownie jądrowe rozpoczęły swój triumfalny marsz na całym świecie.

Zagrożenia dla pokojowego atomu

Pierwsza euforia po oswojeniu atomu została wkrótce zastąpiona niepokojem i strachem. Oczywiście elektrownia atomowa w Czarnobylu była najpoważniejszą katastrofą, ale była elektrownia Majak, wypadki z reaktorami jądrowymi w atomowych okrętach podwodnych, a także inne incydenty, o których wielu prawdopodobnie nigdy się nie dowiemy. Konsekwencje tych wypadkówzmuszał ludzi do myślenia o podniesieniu poziomu kultury w wykorzystaniu energii atomowej. Ponadto ludzkość po raz kolejny zdała sobie sprawę, że nie jest w stanie oprzeć się elementarnym siłom natury.

Wielu luminarzy światowej nauki od dawna dyskutuje o tym, jak zwiększyć bezpieczeństwo elektrowni jądrowych. W 1989 r. w Moskwie zwołano zgromadzenie światowe, na podstawie którego na podstawie wyników wyciągnięto wnioski o konieczności radykalnego zaostrzenia kontroli nad energetyką jądrową.

Dzisiaj globalne społeczności ściśle monitorują przestrzeganie wszystkich tych porozumień. Jednak żadna ilość obserwacji i kontroli nie uchroni przed klęskami żywiołowymi czy banalną głupotą. Potwierdza to po raz kolejny wypadek w Fukushimie-1, w wyniku którego do Pacyfiku przedostały się setki milionów ton radioaktywnej wody. Ogólnie rzecz biorąc, Japonia, w której elektrownia jądrowa jest jedynym sposobem zaspokojenia gigantycznych potrzeb przemysłu i ludności w energię elektryczną, nie zrezygnowała z programu budowy elektrowni jądrowej.

Klasyfikacja

Wszystkie elektrownie jądrowe można sklasyfikować według rodzaju wytwarzanej energii, a także według modelu ich reaktora. Uwzględniany jest również stopień bezpieczeństwa, rodzaj konstrukcji, a także inne ważne parametry.

W ten sposób są one klasyfikowane według rodzaju wytworzonej energii:

• Elektrownie jądrowe. Jedyną energią, którą generują, jest energia elektryczna.
• Jądrowe elektrownie cieplne. Oprócz energii elektrycznej obiekty te wytwarzają również ciepło, co czyni je szczególnie cennymi do zastosowania w miastach północnych. Tam eksploatacja elektrowni jądrowejpozwala na zdecydowane zmniejszenie uzależnienia regionu od dostaw paliw z innych regionów.

Zużyte paliwo i inne cechy

Najczęstsze są reaktory jądrowe wykorzystujące wzbogacony uran jako paliwo. Płyn chłodzący to lekka woda. Takie reaktory nazywane są reaktorami na wodę lekką i są ich dwa rodzaje. W pierwszym przypadku para wykorzystywana do obracania turbin powstaje w rdzeniu reaktora.

Do tworzenia pary w drugim przypadku stosuje się system radiatora, dzięki któremu woda nie dostaje się do rdzenia. Nawiasem mówiąc, rozwój tego systemu rozpoczął się już w latach 50. ubiegłego wieku, a za jego podstawę posłużył amerykański rozwój militarny. Mniej więcej w tym samym czasie ZSRR opracował reaktor pierwszego typu, ale z systemem moderacyjnym, w którego roli zastosowano pręty grafitowe.

Tak powstał reaktor chłodzony gazem, z którego korzysta wiele elektrowni jądrowych w Rosji. Gwałtowne przyspieszenie budowy stacji tego konkretnego modelu było spowodowane faktem, że reaktory produkowały jako produkt uboczny pluton bojowy. Ponadto nawet zwykły naturalny uran, którego złoża w naszym kraju są bardzo duże, nadaje się jako paliwo dla tej odmiany.

Innym typem reaktora, który jest dość rozpowszechniony na całym świecie, jest model ciężkiej wody zasilany naturalnym uranem. Początkowo takie modele tworzyły prawie wszystkie kraje, które miały dostęp do reaktorów jądrowych, aledziś wśród ich wyzyskiwaczy jest tylko Kanada, w której wnętrznościach znajdują się najbogatsze złoża naturalnego uranu.

Jak ulepszono reaktory?

Po pierwsze, do produkcji okładzin prętów paliwowych i kanałów cyrkulacyjnych użyto zwykłej stali. W tamtym czasie nie było jeszcze wiadomo o stopach cyrkonu, które znacznie lepiej nadają się do takich celów. Reaktor chłodzono wodą pod ciśnieniem 10 atmosfer.

Para uwalniana w tym samym czasie miała temperaturę 280 stopni. Wszystkie kanały, w których znajdowały się pręty paliwowe, zostały zdemontowane, ponieważ trzeba było je stosunkowo często wymieniać. Faktem jest, że w strefie działania paliwa jądrowego materiały dość szybko ulegają deformacji i zniszczeniu. W rzeczywistości elementy konstrukcyjne w rdzeniu są projektowane na 30 lat, ale w takich przypadkach optymizm jest nie do przyjęcia.

Pręty paliwowe

W tym przypadku naukowcy zdecydowali się na zastosowanie wariantu z jednostronnym chłodzeniem rurowym. Taka konstrukcja radykalnie zmniejsza ryzyko dostania się produktów rozszczepienia do obiegu wymiany ciepła, nawet w przypadku uszkodzenia elementu paliwowego. To samo paliwo jądrowe jest stopem uranu i molibdenu. Takie rozwiązanie umożliwiło stworzenie stosunkowo niedrogiego i niezawodnego sprzętu, który może pracować stabilnie nawet w znacznie podwyższonych temperaturach.

Czarnobyl

Dziwne może się to wydawać, ale niesławny Czarnobyl, którego elektrownia atomowa stała się symbolem katastrof spowodowanych przez człowieka ostatniego stulecia, był prawdziwym triumfem nauki. W tamtym czasie do jego budowy i projektowania zastosowano najbardziej zaawansowane technologie. Moc samego reaktora osiągnęła 3200 MW. Nowe było także paliwo: po raz pierwszy zastosowano wzbogacony naturalny dwutlenek uranu w elektrowni jądrowej w Czarnobylu. Jedna tona takiego paliwa zawiera tylko 20 kilogramów uranu-235. W sumie do reaktora załadowano 180 ton dwutlenku uranu. Nadal nie wiadomo dokładnie, kto i w jakim celu zdecydował się przeprowadzić na stacji eksperyment, który był sprzeczny z wszelkimi możliwymi zasadami bezpieczeństwa.

Elektrownie jądrowe w Rosji

Gdyby nie katastrofa w Czarnobylu, w naszym kraju (najprawdopodobniej) nadal trwałby program najszerszej i najbardziej rozpowszechnionej budowy elektrowni jądrowych. W każdym razie takie podejście było planowane w ZSRR.

Ogólnie rzecz biorąc, zaraz po Czarnobylu, wiele programów zaczęło być masowo ograniczanych, co natychmiast doprowadziło do wzrostu cen wielu „przyjaznych dla środowiska” rodzajów nośników ciepła. W wielu rejonach zmuszeni byli wrócić do budowy elektrociepłowni, które (w tym) pracują nawet na węglu, nadal potwornie zanieczyszczając atmosferę dużych miast.

W połowie lat 2000. rząd zdawał sobie jednak sprawę z konieczności rozwoju programu jądrowego, ponieważ bez niego zapewnienie wymaganej ilości energii w wielu regionach naszego kraju byłoby po prostu niemożliwe.

Ile elektrowni jądrowych mamy dzisiaj w naszym kraju? Tylko dziesięć. Tak, to wszystkie rosyjskie elektrownie jądrowe. Ale nawet ta liczba generuje ponad 16% zużywanej energiinaszych obywateli. Moc wszystkich 33 bloków energetycznych pracujących w ramach tych elektrowni jądrowych wynosi 25,2 GW. Prawie 37% zapotrzebowania na energię elektryczną naszych północnych regionów pokrywają elektrownie jądrowe.

Jedną z najbardziej znanych jest elektrownia jądrowa w Leningradzie, zbudowana w 1973 roku. Obecnie trwa intensywna budowa drugiego etapu, która pozwoli co najmniej dwukrotnie zwiększyć moc (4 tys. MW).

Ukraińskie elektrownie jądrowe

Związek Radziecki zrobił wiele, w tym dla rozwoju energetyki w republikach związkowych. W ten sposób Litwa kiedyś otrzymała nie tylko doskonałą infrastrukturę i wiele przedsiębiorstw przemysłowych, ale także elektrownię jądrową Ignalina, która do 2005 roku była prawdziwym „Kurczakiem Dziobowym”, zaopatrującym prawie cały region bałtycki w tanią (i własną!) Energia.

Ale główny prezent został złożony Ukrainie, która otrzymała jednocześnie cztery elektrownie. Zaporoska elektrownia jądrowa jest ogólnie najpotężniejszą w Europie, dostarczając jednorazowo 6 GW energii. Ogólnie rzecz biorąc, elektrownie atomowe na Ukrainie dają jej możliwość samodzielnego zaopatrywania się w energię elektryczną, czym Litwa nie może się już pochwalić.

Teraz działają wszystkie te same cztery stacje: Zaporoże, Równe, południowo-ukraiński i Chmielnicki. Wbrew powszechnemu przekonaniu trzeci blok elektrowni jądrowej w Czarnobylu działał do 2000 roku, regularnie zaopatrując region w energię elektryczną. Obecnie 46% całej ukraińskiej energii elektrycznej jest produkowane przez ukraińskie elektrownie jądrowe.

Dziwne ambicje polityczne władz w kraju doprowadziły do tego, że w 2011 roku zostałpodjęto decyzję o wymianie rosyjskich elementów paliwowych na amerykańskie. Eksperyment całkowicie się nie powiódł, a ukraiński przemysł spowodował straty w wysokości prawie 200 milionów dolarów.

Perspektywy

Dzisiaj na całym świecie ponownie pamięta się o korzyściach płynących z pokojowego atomu. Całe miasto może być zaopatrywane w energię z małej i prymitywnej elektrowni jądrowej, która rocznie zużywa około 2 ton paliwa. Ile gazu lub węgla będzie trzeba spalić w tym samym okresie? Perspektywy dla tej technologii są więc ogromne: ceny tradycyjnych rodzajów energii stale rosną, a ich liczba maleje.